1. CBP欠損がんにおけるp300阻害剤を用いた合成致死治療法

研究背景と目的

CBP（CREBBP）遺伝子は、肺がんやリンパ腫などの様々ながんで高頻度に欠損型の遺伝子異常認められます。CBPは、ヒストンアセチル化酵素であり、ヒストンをアセチル化しクロマチン構造を緩ませる働きによって、転写やDNA修復などを促進する機能があります。本研究では、CBP欠損がんに有望な合成致死治療法を確立するために、CBP欠損がんに有望な合成致死標的を探索を検討しました。

研究成果

CBP欠損がんにおける合成致死性遺伝子としてp300の同定

CBP欠損がんを対象とした治療標的を探索するために、網羅的siRNAスクリーニングによるCBPとの合成致死遺伝子の探索を検討しました。siRNAによって遺伝子をノックダウンしたときに、CBP正常型で死なず、CBP欠損型では死んでしまう遺伝子、すなわち合成致死遺伝子としてp300（EP300）を同定しました。興味深いことに、p300はCBPのパラログ、すなわち類似の機能をもつヒストンアセチル化酵素でした。

合成致死性のメカニズムの解明

CBP欠損型細胞において、p300を抑制すると合成致死性が起こります。また、CBPとp300はヒストンアセチル化酵素であり、様々な遺伝子の転写を促進的に制御しています。このときCBPとp300が抑制された状態になるとCBPとp300によって転写が制御されている下流遺伝子が抑制されることで合成致死性が誘導されるのではないか？と仮説を考えました。網羅的遺伝子発現解析を用いて、CBP欠損がんにおいて、p300を抑制すると特異的に発現が抑制される遺伝子を探索した結果、いくつかの候補遺伝子を同定しました。さらに、それらの遺伝子の中で合成致死性を規定する遺伝子としてがん細胞の増殖に重要なMYC遺伝子を同定しました。つまり、CBP正常型でp300を抑制しても、MYC遺伝子の発現は抑制されませんが、CBP欠損型細胞株でp300を抑制するとMYC遺伝子の発現が抑制されることが分かりました。さらに、CBPとp300はどちらもMYCの遺伝子のプロモーター領域に局在し、プロモーター領域のヒストンをアセチル化するために必要であることが分かりました。そして、CBP欠損型細胞において、p300を抑制すると、MYC遺伝子のプロモーター領域のヒストンのアセチル化が消失し、さらに転写も抑制されることを明らかにしました。つまり、CBPとp300はMYC遺伝子の発現を協調して促進的に制御しており、CBPが欠損したがん細胞では、p300によってMYC遺伝子の発現が維持されていると考えられました。このとき、さらにp300を抑制すると、CBPの欠損に加えて、p300も抑制されることでMYC遺伝子の発現が抑制されることで、細胞が致死性を示すことが考えられました。

CBP欠損型肺がん・血液がんモデルにおけるp300阻害剤の有効性

CBP欠損型の肺がん・血液がん細胞株は、siRNAでp300遺伝子の発現を抑制するだけではなく、p300阻害剤を用いることで選択的に合成致死性が誘導されることが分かりました。しかし、CBP正常型の細胞ではp300を抑制しても致死性を示さないことから、p300阻害薬の副作用への影響は少ないことが示唆されました。したがって、CBP欠損がんにおいてp300阻害薬を用いた合成致死治療法は有望であると考えられました。

研究成果のまとめ

CBP欠損がん患者において、がん細胞以外の正常細胞ではCBPとp300は両方機能しています。一方で、CBP欠損型のがん細胞では、CBPが機能していませんが、p300だけ機能しています。
p300阻害薬を用いた治療を行った場合、正常細胞ではp300だけを阻害してもCBPは機能できることからMYC遺伝子を発現を維持することが可能です。一方で、CBP欠損型がん細胞ではCBPが欠損しているうえにp300も阻害されることでMYC遺伝子の発現が抑制されます。
このように、CBP欠損型がん患者さんは、p300阻害剤を用いた治療を受けることで、CBP欠損のがん細胞は選択的に致死となるとともに、正常細胞への影響がすくないことが考えられます。つまり、がん特異性が高く、副作用が低いことが期待できます。

今後の展望

CBP欠損がんにおけるp300阻害剤を用いた合成致死治療法を実用化するために、p300阻害剤の創薬開発を製薬企業と共同開発を進めており、最終的には臨床応用を目指しています。

参考文献

Ogiwara H, Sasaki M, Mitachi T, Oike T, Higuchi S, Tominaga Y, Kohno T.

Targeting p300 Addiction in CBP-Deficient Cancers Causes Synthetic Lethality by Apoptotic Cell Death due to Abrogation of MYC Expression.

Cancer Discovery. 2016 6(4):430-445.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26603525

がん研究センタープレスリリース

2015年12月09日

肺小細胞がんや悪性リンパ腫など合成致死に基づく新しいがん治療標的を発見

https://www.ncc.go.jp/jp/information/pr_release/2015/1209/index.html

2. BRG1欠損がんにおけるBRMを標的とした合成致死治療法

研究背景と目的

BRG1（SMARCA4）遺伝子は、非小細胞肺がんの約10％で欠損型の遺伝子異常が認められます。BRG1は、SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体に含まれるサブユニットの一つであり、複合体の機能に必須な因子です。また、SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体は、BRG1を含む複合体とBRM（SMARCA2）を含む複合体の2種類に大別されます。つまり、BRG1欠損型のがん細胞では、BRMを含む複合体のみが存在する状態になっていると考えられます。
そこで本研究では、BRG1欠損型のがん細胞では、BRMの機能に依存しているのではないかと仮説を立てました。この仮説を検証するために、BRG1欠損型細胞において、BRMを抑制すると細胞が致死となり、BRG1正常型細胞において、BRMを抑制しても細胞の生存には影響がない、すなわち、BRMが合成致死性標的であるかを検討しました。

研究成果

BRG1正常型非小細胞肺がん細胞株にBRMを抑制しても細胞増殖への影響が認められませんでした。一方で、BRG1欠損型非小細胞肺がん細胞にBRMを抑制すると、細胞増殖が抑制されることが分かりました。さらに、マウス移植腫瘍モデルにおいて、腫瘍内でBRMを抑制するとBRG1欠損型移植腫瘍の増殖が抑えられました。また、BRG1正常型がん細胞だけでなく、正常細胞にBRMを抑制しても細胞増殖には影響がないことから、BRM阻害剤は副作用が少ない可能性が示唆されました。

研究成果のまとめ

SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体は、BRG1を含む複合体と、BRMを含む複合体の2種類の複合体に分類されます。BRG1欠損がんでは、BRMを含む複合体がBRG1含む複合体の機能を補っていることが考えられます。このとき、さらにBRMを抑制することによって、BRG1を含む複合体とBRMを含む複合体の両方の複合体が機能できなくなると考えられます。このようにBRG1欠損がんにおいてBRMを抑制するとSWI/SNFクロマチンリモデリング複合体全体が機能できなくなることで合成致死性が誘導されることが考えられました。

今後の展望

103例の非小細胞肺がん患者検体を用いてBRG1の発現を調べたところ、約10％の非小細胞肺がんにおいてBRG1の発現が消失・減少していることがわかりました。さらにBRG1欠損型の非小細胞肺がんでは、EGFR変異やALK融合などのがん遺伝子の異常が認められません。つまり、BRG1欠損型非小細胞肺がんの治療は確立されていない状況です。本研究の成果から、BRG1欠損型の非小細胞肺がんにおいて、BRM阻害剤を用いた治療法が有望であると考えられました。。本研究の成果を元に、BRM阻害剤の創薬開発を製薬企業と共同で進めてきました。また、他の製薬企業からもBRMの酵素阻害剤やタンパク質分解が進められています。将来的に、BRG1欠損型非小細胞肺がんを対象としたBRM阻害剤を用いた治療法の臨床応用を目指しています。

参考文献

Oike T, Ogiwara H, Tominaga Y, Ito K, Ando O, Tsuta K, Mizukami T, Shimada Y, Isomura H, Komachi M, Furuta K, Watanabe S, Nakano T, Yokota J, Kohno T.

A synthetic lethality-based strategy to treat cancers harboring a genetic deficiency in the chromatin remodeling factor BRG1.

Cancer Research. 2013 73:5508-5518.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23872584